锂(Li)金属具有极高的比容量和极低的还原电位，被认为是下一代电池最有前途的负极候选材料之一。然而，锂枝晶的不可控生长和循环过程中的巨大体积波动等问题严重阻碍了其广泛应用。

基于此，阿尔伯塔大学Ge Li，华南师范大学王新报道了通过构建一种独特的层次化多孔结构，成功有效抑制了Li枝晶生长。

文章要点

1）研究人员首先制备了Cu(OH)₂纳米线作为生长ZIF-67纳米盒(Cu(OH)₂@ZIF-67)的基质。然后将碳纳米管(CNT)与Cu(OH)₂@ZIF-67混合(记为Cu(OH)₂@ZIF-67/CNT)，作为自支撑基底。接着通过碳化和磷化，成功地制备了Cu₃P/CoP@C/CNT层状多孔材料。

2）约300 nm刚性碳纳米盒含有丰富的20 nm Cu₃P/CoP异质结构纳米泡。而密实生长的绒毛状碳管与约50 μm碳纳米管缠绕在碳纳米盒表面。这种柔性的交错基体(Cu₃P/CoP@C/CNT)具有三维分层多孔空间和结构，可以有效地限制Li金属。此外，密度泛函理论（DFT）计算还证明，Cu₃P/CoP异质结与Li原子之间的强化学键不仅是物理限制，而且是对镀锂行为的调控。

3）实验结果显示，LiǀCu₃P/CoP@C/碳纳米管复合负极在220次循环中的平均效率为94.6%，400 h的长寿命以及24 mV的极低电压滞后。开发的LiFePO₄|Li@Cu₃P/CoP@C/CNT全电池可以循环300次，在1 C时容量衰减可以忽略不计，每次循环0.01%。

这项工作启发了一种自支撑和空心异质结构锂容器的设计，促进了锂金属主体负极材料的发展。

参考文献

Xuzi Zhang, Song Jin, Min Ho Seo, Chaoqun Shang, Guofu Zhou, Xin Wang and Ge Li, Hierarchical Porous Structure Construction for Highly Stable Self-supporting Lithium Metal Anode, Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106905

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106905